Installation solaire
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La technologie du chauffe-eau solaire, accessible à un
coût modéré, nécessite des températures de l'ordre de 60 ou de 70 °C et des
capteurs plans simples. L'économie apportée par ce moyen de chauffage, qui est
néanmoins accompagné d'un chauffage d'appoint, est importante. Les chauffe-eau
solaires sont répandus dans certains pays assez ensoleillés, tels que le Japon,
l'Israël et l'Australie. Depuis les années 1980, la France commence à
s'intéresser à cette technologie.
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Les capteurs plans absorbent le rayonnement solaire au moyen d'une plaque peinte en noir et munie de fins conduits destinés au fluide caloporteur. Lorsqu'il traverse les conduits, sa température (liquide ou air) augmente en raison du transfert de la chaleur reçue par la plaque absorbante. L'énergie transmise au fluide caloporteur est le rendement instantané du capteur. Comme une serre, les capteurs plans sont munis d'un vitrage transparent, qui piège le rayonnement calorifique s'échappant de la plaque absorbante. Ils peuvent chauffer les fluides caloporteurs à des températures légèrement supérieures à 80 °C, avec un rendement variant entre 40 et 80 p. 100.
Chinch Gryniewicz/Corbis - Capteurs solaires plans Encyclopédie Microsoft ® Encarta ® 2002. Tous droits réservés. Les capteurs plans sont surtout utilisés dans la production d'eau chaude sanitaire. Les capteurs fixes à usage domestique sont généralement installés sur le toit des habitations. Dans l'hémisphère Nord, ils sont orientés vers le sud, et dans l'hémisphère Sud, vers le nord. L'efficacité des capteurs dépend de l'angle qu'ils forment avec le plan horizontal. Leur inclinaison optimale varie selon la latitude de l'installation. Le fluide utilisé dans le système de chauffage solaire est l'air ou un liquide (eau ou mélange eau-antigel) ; le stockage thermique s'effectue généralement dans un accumulateur à pierre ou un réservoir d'eau bien isolé.
cliquez sur l'image À la différence du chauffage solaire actif, qui requiert un équipement spécifique (système de stockage, fluide caloporteur, etc.), le chauffage passif utilise les éléments structuraux d'une habitation pour capter l'énergie solaire. Ainsi, cette maison est pourvue d'une véranda convenablement orientée. L'hiver, l'énergie solaire chauffe le mur en pierre. La chaleur dégagée par le mur est piégée par le vitrage transparent de la véranda. L'été, des stores ou des volets occultent le vitrage. En général, on place des panneaux solaires sur le toit, ainsi que des circuits dans lesquels circulent un fluide (eau, air, ammoniac). Le fluide caloporteur, généralement de l'eau, chauffé par le Soleil, s'écoule ensuite vers des réservoirs ou des bassins isolés dans la maison. Cette eau fournit la chaleur au bâtiment. Dans des climats plus froids, une source de chaleur supplémentaire est souvent prévue. Certains systèmes à chauffage solaire fonctionnent avec succès dans de nombreux pays, en particulier dans les régions où le climat n'est pas excessivement froid. Une bonne répartition du vitrage dans une maison peut également réduire considérablement les besoins de chauffage par effet de serre. Il existe d'ailleurs des systèmes qui n'utilisent que des verrières et une pompe à chaleur. Les habitations du Milton Keynes Energy Park, dans le sud de l'Angleterre, sont toutes alimentées par l'énergie solaire. Plus récemment, des panneaux solaires composés de cellules photovoltaïques ont été utilisés pour produire de l'électricité, permettant d'alimenter un chauffage électrique intégré ou de chauffer de l'eau redistribuée dans l'habitation. Les expériences de fours solaires (collecteur solaire à concentration optique), dans lesquels le rayonnement solaire est focalisé sur un corps noir à l'aide d'une série de miroirs éventuellement mobiles, n'ont pas, jusqu'à présent, été concluantes du fait de leur coût d'installation et d'entretien. Encyclopédie Microsoft® Encarta® 2002. © 1993-2001 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
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Les risques réels d’épuisement des sources d'énergie non renouvelables à terme nous font considérer de plus en plus les sources d'énergies renouvelables, les premières à être exploitées par l’Homme. Par exemple, le bois — ou plus généralement la biomasse — représente le combustible le plus courant dans les pays en voie de développement ; l'énergie hydraulique, jadis utilisée dans les moulins à eau, est actuellement exploitée dans les centrales hydroélectriques ; l’énergie marémotrice utilise le mouvement d'importantes masses d’eau lors des marées ; l'énergie éolienne tire parti de la force du vent ; l'énergie solaire, qui peut être transformée en électricité ou en chaleur, est le plus grand espoir comme source d'énergie inépuisable.
Energie produite par le Soleil à la suite de réactions de fusions nucléaires, source de la plupart des énergies disponibles sur Terre et exploitable pour la production d'électricité. Elle se propage dans l'espace sous la forme de « grains », ou quanta d'énergie, les photons ; elle est sans cesse renouvelée. Le Soleil rayonne sur la Terre une puissance de 16.1015 kWh par an, dans toutes les longueurs d'onde du spectre de la lumière visible. L'énergie lumineuse issue du Soleil est à la base de la majeure partie des formes d'énergie disponibles : énergies chimique, thermique, hydraulique, électrique. Par exemple, les combustibles fossiles, tels que le charbon, le gaz naturel et le pétrole, ont été formés à la suite d'un stockage d'énergie solaire par des organismes, sur une longue période. En fait, l'énergie nucléaire est la seule à ne pas provenir de l'énergie solaire. Cette dernière est indispensable pour maintenir sur Terre les conditions lumineuses et thermiques nécessaires à la vie. Par exemple, la photosynthèse utilise cette énergie pour fournir aux plantes chlorophylliennes de la matière organique. Soixante pour cent de l'énergie solaire qui atteint la Terre est réfléchie par l'atmosphère ; 11 p. 100 est réfléchie par le sol et la végétation ; 16 p. 100 entretient, par évaporation, le cycle de l'eau (voir Eau), qui produit la pluie, les eaux de montagne et de rivière. (Structure interne du SoleilLe Soleil est constitué d'un noyau, d'une zone de radiation et d'une zone de convection. Le noyau contient des gaz d'une densité 150 fois supérieure à celle de l'eau, et atteint une température de 16 millions de degrés Celsius. Il est entouré d'une zone de radiation, dans laquelle les gaz ont la même densité que l'eau, et où la température s'élève à 2,5 millions de degrés Celsius. La zone de convection est plus froide, avec 2 millions de degrés Celsius.)
Du fait de sa nature et de sa puissance très variable à la surface de la Terre en un point donné, il est difficile d'exploiter ou de stocker l'énergie solaire sans la transformer au préalable. Pour cela, on utilise l'effet de serre, les capteurs solaires, les fours solaires, le refroidissement solaire et les photopiles. Dans les procédés thermiques, la puissance solaire sert à chauffer un gaz ou un liquide, qui est ensuite stocké ou distribué. Dans les dispositifs photovoltaïques, elle est directement convertie en énergie électrique sans mécanismes intermédiaires.
La méthode la plus simple pour exploiter l'énergie solaire passe par la serre utilisée en agriculture. Dans une serre, le sol de couleur foncée absorbe toutes les radiations du spectre lumineux, ce qui provoque son échauffement. La vitre transparente qui recouvre la serre laisse passer le rayonnement solaire, mais piège le rayonnement calorifique qui se dégage du sol. Ce phénomène, appelé effet de serre, est également mis à profit pour réaliser des habitations solaires munies d'une véranda. Le stockage de cette énergie calorifique se fait alors au moyen de pierres ou de réservoirs d'eau, qui restituent lentement la chaleur.
Il existe deux principaux types de capteurs solaires : les capteurs plans et les capteurs par concentration. Encyclopédie Microsoft® Encarta® 2002. © 1993-2001 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.
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